(57)【要約】【課題】制御基板と中継端子との電気的接続を行いやすいパワーモジュールの製造方法を実現する。【解決手段】本発明によるパワーモジュールの製造方法は、（ａ）一端およびパワー半導体素子１０５に電気的に接続された他端を有する中継端子１０３と、嵌合可能な第１および第２部材１０２ａ，１０２ｂに分かれた制御基板１０２とを準備する工程と、（ｂ）前記中継端子１０３の前記一端を前記第１および第２部材１０２ａ，１０２ｂにて挟み込む工程とを備え、前記第１および第２部材１０２ａ，１０２ｂの少なくとも一方には、前記工程（ｂ）における挟み込み後に前記中継端子１０３の前記一端を内包するための凹部が設けられることを特徴とする。【選択図】図１０
2010050494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）一端およびパワー半導体素子に電気的に接続された他端を有する中継端子と、嵌合可能な第１および第２部材に分かれた制御基板とを準備する工程と、
（ｂ）前記中継端子の前記一端を前記第１および第２部材にて挟み込む工程と
を備え、
前記第１および第２部材の少なくとも一方には、前記工程（ｂ）における挟み込み後に前記中継端子の前記一端を内包するための凹部が設けられた
パワーモジュールの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のパワーモジュールの製造方法であって、
前記第１部材は端部を有し、
前記第１部材の前記端部には、前記端部に向かって広がった末広がり形状の切り欠き部が設けられ、
前記第２部材は端部を有し、
前記第２部材の前記端部には、前記工程（ｂ）における挟み込み時に前記切り欠き部に嵌合する先細り形状の突起部が設けられ、
前記凹部は、前記切り欠き部の最奥部または前記突起部の先端の少なくとも一方に設けられた
パワーモジュールの製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載のパワーモジュールの製造方法であって、
前記第２部材の前記端部のうち前記突起部の隣接部には、前記端部から前記突起部の前記先端までの突出距離と同じ距離だけ前記端部から突出した板状部が設けられ、
前記第１部材の前記端部のうち前記切り欠き部の隣接部には、前記工程（ｂ）における挟み込み時に前記板状部を収納する収納部が設けられた
パワーモジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力制御機器として使用されるパワーモジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
三相インバータ等の電力制御機器として使用されるパワーモジュールは、一般的に、スイッチングを行うパワー半導体素子と、そのパワー半導体素子を駆動するための制御基板とを備える。
【０００３】
そして、パワー半導体素子と制御基板とは、中継端子を介して電気的に接続される。より具体的には、パワー半導体素子に予め電気的に接続された中継端子を、制御基板に設けられた貫通孔に貫入し、中継端子を制御基板にハンダ付けすることで、パワー半導体素子と制御基板との電気的接続が実現される。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−８７６０５号公報
【特許文献２】特開２００４−２２７０５号公報
【特許文献３】特開平９−２９３９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のパワーモジュールにおいては、中継端子の径の太さに対して制御基板の貫通孔の径の遊びが少なかったため、中継端子を制御基板の貫通孔に貫入しづらい、という問題があった。
【０００７】
特に、中継端子を制御基板の貫通孔に貫入する際に、中継端子が制御基板の貫通孔に入らずに、制御基板表面に当たって中継端子が曲がることがあった。このような曲がりが生じると、ますます中継端子が制御基板の貫通孔に入りにくくなり、中継端子形状の修正が必要となって、製造工程に煩雑さが伴っていた。
【０００８】
また、中継端子に曲がりが生じていなくとも、中継端子の形成位置が微妙にずれているために、中継端子が制御基板の貫通孔に入りにくいこともあった。
【０００９】
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、制御基板と中継端子との電気的接続を行いやすいパワーモジュールの製造方法を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明によるパワーモジュールの製造方法は、（ａ）一端およびパワー半導体素子に電気的に接続された他端を有する中継端子と、嵌合可能な第１および第２部材に分かれた制御基板とを準備する工程と、（ｂ）前記中継端子の前記一端を前記第１および第２部材にて挟み込む工程とを備え、前記第１および第２部材の少なくとも一方には、前記工程（ｂ）における挟み込み後に前記中継端子の前記一端を内包するための凹部が設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、中継端子の一端を嵌合可能な制御基板の第１および第２部材にて挟み込み、制御基板の第１および第２部材の少なくとも一方には、挟み込み後に中継端子の一端を内包するための凹部が設けられている。よって、中継端子の一端を制御基板に貫入する作業が不要な、制御基板と中継端子との電気的接続を行いやすいパワーモジュールの製造方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る製造方法により製造されるパワーモジュールを示す図である。
【図２】パワー半導体素子、制御基板および中継端子の接続の様子を説明する図である。
【図３】パワー半導体素子、制御基板および中継端子の接続の様子を説明する図である。
【図４】図３中の切断線IV-IVにおける断面図である。
【図５】図３中の切断線IV-IVにおける断面図である。
【図６】実施の形態２に係るパワーモジュールの製造方法を示す図である。
【図７】実施の形態２に係るパワーモジュールの製造方法を示す図である。
【図８】中継端子とダミー端子との装着部分の拡大図である。
【図９】実施の形態３に係るパワーモジュールの製造方法を示す図である。
【図１０】実施の形態４に係るパワーモジュールの製造方法を示す図である。
【図１１】実施の形態４に係るパワーモジュールの製造方法を示す斜視図である。
【図１２】実施の形態４に係るパワーモジュールの製造方法を示す図である。
【図１３】実施の形態４に係るパワーモジュールの製造方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜実施の形態１＞
本実施の形態は、制御基板の貫通孔の径を、中継端子の貫入側から貫通孔を進むに従って漸減させ、かつ、中継端子の一端における径を、中継端子の他の部分における径よりも小さくしたパワーモジュールおよびその製造方法である。
【００１４】
図１は、本実施の形態に係る製造方法により製造されるパワーモジュールを示す図である。このパワーモジュールは、モジュール蓋１０１、制御基板１０２、中継端子１０３、制御基板固定台１０４、パワー半導体素子１０５、冷却フィン１０６を備える。なお、パワー半導体素子１０５は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のスイッチングを行うパワー半導体素子であり、制御基板１０２は、パワー半導体素子１０５を駆動するための制御チップ（図示せず）等が搭載された制御基板である。
【００１５】
図１に示すように、パワー半導体素子１０５は冷却フィン１０６に固着される。冷却フィン１０６には、制御基板固定台１０４も固着されている。制御基板１０２は、制御基板固定台１０４により支持される。冷却フィン１０６の表面は、モジュール蓋１０１により覆われる。
【００１６】
図２および図３は、パワー半導体素子１０５、制御基板１０２および中継端子１０３の接続の様子を説明する図である。なお、図２および図３では説明の簡略化のためにパワー半導体素子１０５、制御基板１０２および中継端子１０３以外の部材は表示していない。
【００１７】
図２および図３に示すように、中継端子１０３の一端は、制御基板１０２に設けられた貫通孔２０１ａに貫入される。また、中継端子１０３の他端は、パワー半導体素子１０５に予め電気的に接続され、パワー半導体素子１０５に固着されている。
【００１８】
なお、本願では、中継端子１０３の他端がパワー半導体素子１０５に固着された例を示すが、本発明はこのような中継端子に限るものではない。例えば上記特許文献１の図１中の中継端子５のような、パワー半導体素子とワイヤを介して接続される、パワー半導体素子とは別体の中継端子に対しても、本発明を適用することが可能である。
【００１９】
図４および図５は、図３中の切断線IV-IVにおける断面図である。図４から分かるように、貫通孔２０１ａの径は、中継端子１０３の貫入側から貫通孔２０１ａを進むに従って漸減しており、中継端子１０３の貫入方向における貫通孔２０１ａの断面がテーパ状となっている。
【００２０】
また、中継端子１０３の一端１０３ｂにおける径は、中継端子１０３の他の部分における径よりも小さく、その一端１０３ｂと他の部分との境界部分１０３ａにおいては、その一端１０３ｂ側に向かって中継端子１０３の径が漸減する。よって、中継端子１０３の貫入方向における境界部分１０３ａの断面もテーパ状となっている。
【００２１】
そして、中継端子１０３の一端１０３ｂを貫通孔２０１ａに貫入した後には、図５に示すように、ハンダ１０７を噴流吹き付けすることにより中継端子１０３を制御基板１０２に固着する。これにより、パワー半導体素子１０５と制御基板１０２との電気的接続が実現される。
【００２２】
本実施の形態に係るパワーモジュールおよびその製造方法によれば、貫通孔２０１ａの径は、中継端子１０３の貫入側から貫通孔２０１ａを進むに従って漸減する。よって、中継端子１０３の貫入側における貫通孔２０１ａの径を中継端子１０３の一端１０３ｂの径よりも十分に大きくすることにより、中継端子１０３を貫通孔２０１ａに貫入しやすい。また、中継端子１０３の形成位置にズレがあったとしても、貫通孔２０１ａの径が、中継端子１０３の貫入側から貫通孔２０１ａを進むに従って漸減するので、貫入に伴って中継端子１０３の一端１０３ｂが貫通孔２０１ａの壁面によりガイドされ、中継端子１０３を適切な位置に補正することが可能である。よって、制御基板１０２と中継端子１０３との電気的接続を行いやすいパワーモジュールの製造方法を実現できる。
【００２３】
また、本実施の形態に係るパワーモジュールの製造方法によれば、中継端子１０３の一端１０３ｂにおける径は、中継端子１０３の他の部分における径よりも小さい。よって、制御基板１０２の貫通孔２０１ａに中継端子１０３をより貫入しやすい。また、中継端子１０３の一端１０３ｂと他の部分との境界部分１０３ａにおいては、その一端１０３ｂ側に向かって中継端子１０３の径が漸減するので、貫通孔２０１ａの径の漸減部分に中継端子１０３の径の漸減部分を当接させることができる。これにより、中継端子１０３の径の漸減部分を制御基板１０２に対するストッパとして機能させ、制御基板１０２を支持する部材たる制御基板固定台１０４を省略することも可能となる。
【００２４】
なお、本実施の形態においては、中継端子１０３の一端１０３ｂにおける径を、中継端子１０３の他の部分における径よりも小さくしたが、必ずしもこのようにしなくとも良い。すなわち、中継端子１０３の径については変化させることなく、制御基板１０２の貫通孔２０１ａの径のみを変化させた態様であっても良い。
【００２５】
中継端子１０３が単純な棒状であっても、上述のように貫通孔２０１ａの断面がテーパ状となっておれば、貫通孔２０１ａの壁面によるガイド効果があるからである。
【００２６】
また、本願では、制御基板１０２、中継端子１０３およびパワー半導体素子１０５がいずれも、冷却フィン１０６内に収められる場合を例に採ったが、本発明はこのような場合に限られるものではない。例えば、制御基板１０２、中継端子１０３およびパワー半導体素子１０５のいずれをも樹脂封止パッケージしたパワーモジュールを製造する場合であっても、本発明を適用することが可能である。
【００２７】
＜実施の形態２＞
本実施の形態は、中継端子にダミー端子を装着し、ダミー端子を貫通孔に貫入することにより、中継端子の制御基板への貫入を容易化したパワーモジュールの製造方法である。
【００２８】
図６および図７は、本実施の形態に係るパワーモジュールの製造方法を示す図である。両図に示すとおり、本実施の形態においては、中継端子１０３の一端に着脱可能なダミー端子１０８を用意する。なお、図８は中継端子１０３とダミー端子１０８との装着部分の拡大図である。
【００２９】
ダミー端子１０８においては、その一端１０８ｂにおける径が、他の部分における径および中継端子１０３の径よりも小さく、一端１０８ｂと他の部分との境界部分１０８ａにおいては、その一端１０８ｂ側に向かってダミー端子１０８の径が漸減している。また、ダミー端子１０８の他端が中継端子１０３の一端に着脱可能である。そして、ダミー端子１０８の一端１０８ｂが、制御基板１０２の貫通孔２０１ｂへの挿入部として機能する。
【００３０】
本実施の形態においてはまず、中継端子１０３の一端にダミー端子１０８の他端を装着する。より具体的には、図８に示すように、中継端子１０３の一端にメス部１０３ｃを設け、ダミー端子１０８の他端にオス部１０８ｃを設けておき、メス部１０３ｃにオス部１０８ｃを嵌合すればよい。
【００３１】
次に、図６に示すように、ダミー端子１０８の一端１０８ｂを制御基板１０２の貫通孔２０１ｂに貫入する。実施の形態１の貫通孔２０１ａの場合とは異なり、本実施の形態では、貫通孔２０１ｂの径はダミー端子１０８の貫入方向において変化してはいない。
【００３２】
次に、ダミー端子１０８に貫通孔２０１ｂを通過させることにより、中継端子１０３の一端を貫通孔２０１ｂに貫入する。その後、図７に示すように、中継端子１０３の一端からダミー端子１０８の他端を抜脱する。
【００３３】
本実施の形態に係るパワーモジュールの製造方法によれば、ダミー端子１０８の一端１０８ｂにおける径は、ダミー端子１０８の他の部分における径および中継端子１０３の径よりも小さい。よって、ダミー端子１０８の一端１０８ｂを制御基板１０２の貫通孔２０１ｂに貫入しやすい。
【００３４】
また、ダミー端子１０８の一端１０８ｂと他の部分との境界部分１０８ａにおいては、その一端１０８ｂ側に向かってダミー端子１０８の径が漸減するので、中継端子１０３の形成位置にズレがあったとしても、貫入に伴ってダミー端子１０８の境界部分１０８ａが貫通孔２０１ｂの壁面によりガイドされ、中継端子１０３を適切な位置に補正することが可能である。よって、制御基板１０２と中継端子１０３との電気的接続を行いやすいパワーモジュールの製造方法を実現できる。
【００３５】
また、ダミー端子１０８の径のみが一端１０８ｂと他の部分との間で異なり、中継端子１０３の径については一定とすることができる。よって、中継端子１０３に細い部分が存在せず、中継端子１０３の抵抗値増大を抑制可能である。
【００３６】
＜実施の形態３＞
本実施の形態は、実施の形態２に係るパワーモジュールの製造方法の変形例であって、実施の形態２における複数の中継端子１０３のうち一部にのみ、ダミー端子１０８を装着したものである。
【００３７】
図９は、本実施の形態に係るパワーモジュールの製造方法を示す図である。なお、図９においては、両端部の中継端子１０３にのみダミー端子１０８を装着し、中央２本の中継端子１０３にはダミー端子１０８を装着していない点以外は、図６と同じである。
【００３８】
本実施の形態に係るパワーモジュールの製造方法によれば、複数の中継端子１０３のうち一部に、ダミー端子１０８が装着される。よって、ダミー端子１０８の着脱作業を全中継端子１０３に対して行う必要がなく、実施の形態２に係るパワーモジュールの製造方法の簡易化が図れる。
【００３９】
＜実施の形態４＞
本実施の形態は、嵌合可能な第１および第２部材に分かれた制御基板にて中継端子の一端を挟み込むことにより、制御基板と中継端子との電気的接続を行うパワーモジュールの製造方法である。
【００４０】
図１０〜図１３は、本実施の形態に係るパワーモジュールの製造方法を示す図である。なお、図１１は図１０の斜視図である。また、図１２は第１および第２部材の嵌合中を示した図であり、図１３は第１および第２部材の嵌合完了時を示した図である。
【００４１】
図１０〜図１３においては、本実施の形態における制御基板１０２の第１部材１０２ａおよび第２部材１０２ｂ、並びに、中継端子１０３が示されている。これらの図においては、中継端子１０３の一端が、第１部材１０２ａおよび第２部材１０２ｂにて挟み込まれる様子が示されている。
【００４２】
第１部材１０２ａには、挟み込み後に中継端子１０３の一端を内包するための凹部３０２が設けられている。また、第２部材１０２ｂには、挟み込み後に中継端子１０３の一端を内包するための凹部３０４が設けられている。
【００４３】
なお、凹部３０２，３０４のいずれか一方のみを設けて、そこに中継端子１０３の一端を内包してもよい。
【００４４】
また、第１部材の端部３０１には、端部３０１に向かって広がった末広がり形状の切り欠き部３００が設けられ、第２部材の端部３０５には、中継端子１０３の挟み込み時に切り欠き部３００に嵌合する先細り形状の突起部３０６が設けられている。そして、上述の凹部３０２は切り欠き部３００の最奥部に設けられ、上述の凹部３０４は突起部３０６の先端に設けられている。
【００４５】
また、第２部材１０２ｂの端部３０５のうち突起部３０６の隣接部には、端部３０５から突起部３０６の先端までの突出距離と同じ距離だけ端部３０５から突出した板状部３０３が設けられ、第１部材１０２ａの端部３０１のうち切り欠き部３００の隣接部には、中継端子１０３の挟み込み時に板状部３０３を収納する収納部３０１ｂが設けられている（図１１参照）。
【００４６】
より具体的には、図１１に示すように、第１部材１０２ａの端部３０１において、第１部材１０２ａの厚み方向の上下に並ぶ端面３０１ａの間に、収納部３０１ｂが設けられている。また、端部３０１のテーパ面３０１ｃが切り欠き部３００を構成する。そして、テーパ面３０１ｃの最奥部に凹部３０２が設けられている。
【００４７】
また、第２部材１０２ｂの板状部３０３は、第２部材１０２ｂの厚み方向の上下に並ぶ、端部３０５の端面３０３ｂの間から突出した部分３０３ａによって構成されている。また、端部３０５のテーパ面３０３ｃが突起部３０６を構成する。そして、テーパ面３０３ｃの先端に凹部３０４が設けられている。
【００４８】
なお、図１３のように第１部材１０２ａおよび第２部材１０２ｂにて中継端子１０３を挟み込んだ後は、実施の形態１の場合と同様、ハンダを中継端子１０３付近に噴流吹き付けすることにより中継端子１０３を制御基板１０２に固着する。これにより、パワー半導体素子１０５と制御基板１０２との電気的接続が実現される。
【００４９】
このように本実施の形態に係るパワーモジュールの製造方法によれば、中継端子１０３の一端を、嵌合可能な制御基板１０２の第１および第２部材１０２ａ，１０２ｂにて挟み込み、制御基板１０２の第１および第２部材１０２ａ，１０２ｂに、挟み込み後に中継端子１０３の一端を内包するための凹部３０２及び３０４が設けられている。よって、中継端子１０３の一端を制御基板１０２に貫入する作業が不要な、制御基板１０２と中継端子１０３との電気的接続を行いやすいパワーモジュールの製造方法を実現できる。
【００５０】
また、本実施の形態に係るパワーモジュールの製造方法によれば、第１部材１０２ａの端部３０１には切り欠き部３００が設けられ、第２部材１０２ｂの端部３０５には突起部３０６が設けられ、凹部３０２は切り欠き部３００の最奥部に設けられ、凹部３０４は突起部３０６の先端に設けられている。これにより、中継端子１０３の一端を第１および第２部材１０２ａ，１０２ｂにて挟み込む際に、中継端子１０３の一端が切り欠き部３００によってガイドされ、中継端子１０３の一端が凹部３０２，３０４に内包されやすくなる。
【００５１】
さらに、本実施の形態に係るパワーモジュールの製造方法によれば、第２部材１０２ｂの端部３０５のうち突起部３０６の隣接部には板状部３０３が設けられ、第１部材１０２ａの端部３０１のうち切り欠き部３０２の隣接部には収納部３０１ｂが設けられている。これにより、中継端子１０３の一端を第１および第２部材１０２ａ，１０２ｂにて挟み込む際に、中継端子１０３の一端が板状部３０３によってもガイドされ、中継端子１０３の一端がより凹部３０２，３０４に内包されやすくなる。
【符号の説明】
【００５２】
１０２  制御基板、１０３  中継端子、１０５  パワー半導体素子、１０８  ダミー端子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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